研究人员开发新技术 释放成像、音频和无人驾驶汽车等数字传感器的无限潜力

广汽汽车新闻的新技术可以释放数字传感器的潜力，例如可以感知不同强度光线的相机，以及可以感知所有音频的麦克风。在手机上拍摄日落或录制现场表演时，经常会发现图像过于饱和且非常模糊，视频播放总是间歇性的。这是因为相机、麦克风等日常数字传感器，甚至地震仪、雷达和超声波系统等科学仪器都会受到饱和点的影响，无法检测到超过某些物理限制的实体，如光、声音、地震、温度和其他刺激。最近，伦敦帝国理工学院和慕尼黑工业大学的研究人员将新的硬件和算法结合起来，共同开发出能够充分释放上述数字传感器潜力的新技术。它的应用范围可以从消费摄影、科学和医学成像到太空探索。例如，这项技术可以增加自动驾驶汽车摄像头和环境传感器的探测范围，提高地震仪探测地球和火星地震的准确性和灵敏度，并扩大有害电离辐射剂量计的测量范围，如切尔诺贝利核事故。

这项技术还可以用于改善医学检查，如超声成像和高动态范围X射线成像，以及提高检测飓风和其他自然灾害的传感器的准确性和范围。此外，它还可以帮助改进机场行李和金条裂纹检测等物体的无损扫描。该研究的主要作者、帝国理工学院电气和电子工程系的Ayush Bhandari博士表示：“我们需要传感器来捕捉环境提供的全方位信息，而传感器被用来测量超出当前人类和技术能力范围的信号，具有无限的潜力。“电子传感设备包括模数转换器，可以将来自相机和麦克风的光和声音等信息转换为数字信号。然而，ADC受到电压限制的限制，当输入信号超过这些限制时就会出现饱和。饱和的影响是“漂白”图像或间歇性音频，尤其是当刺激突然达到“峰值”时。班达尔博士补充道，“有了这项新技术，我们可以在无数数字技术示例中捕捉到更全面的刺激。这种软硬件协同设计方法为进一步的研究开辟了新的前沿。为了进行这项研究，研究人员使用“模拟“采样以测试使用不同类型的电压是否有助于传感器处理更大范围的信息。模数是指信号电压除以ADC的最大电压时产生的余数。研究人员构建了一个带有内置算法的原型，一旦达到刺激极限，就会触发ADC切换到模拟电压并”折叠“这些信号被转换成更小的信号。因此，研究人员能够将模拟到数字的测量结果转换成现有传感器可以读取的更小的传统数字信号。这种方法可以使ADC处理的信息更加广泛，甚至可以提供“无限采样”来准确捕捉振幅远超过ADC电压极限的信号。班达尔在帝国理工学院的本科生导师托马斯·波斯基特表示：如今，我们被数字传感器所包围，这是数字革命的重要组成部分。所有数字传感器都有最大和最小检测范围，但我们已经找到了突破其上限并超过理论最大值的方法。通过对信号进行建模，我们可以将电压保持在极限范围内，并在不知道电压超过极限多少次的情况下重建完整的信号。解锁所有传感器的高动态范围，例如让摄像头看到人类看不到的东西。这项技术的重要应用是改进自动驾驶汽车摄像头的能力。通过隧道的汽车上的摄像头会因为光线的突然出现而饱和，导致可见信息的丢失，危及汽车的安全。事实上，这项最新技术最终可以帮助开发使用成像传感器处理人类感知之外的信号的传感器，如紫外线、红外和其他高光谱波段。研究人员表示，这一发现克服了perce……

ual的局限性，即数字传感和来自不同学科的协作方法来解决常见问题。班达里博士说：“通过将新的算法和硬件相结合，我们解决了一个常见的问题，即数字传感器可以感知人类范围内甚至以外的事物。这种方法的关键特征是，如果信号导致电压超过阈值，硬件会将信号从电压切换到模数，基本上会自我重置，以允许更大范围的信号

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